CN111998848A - 对地滚转指向确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对地滚转指向确定方法及装置。其中，该方法包括：获取高动态载体的待补偿地磁信号；对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度。本发明解决了传统环境力测量装置无法测量高动态载体的对地滚转指向角度的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种对地滚转指向确定方法及装置。
背景技术
目前的环境力测量装置中可以直接应用于高动态场合的较少，无法直接对高动态载体进行测量，例如，现有的公开文献中，大多以高速旋转弹为研究背景，但是针对制导炮弹进行测量的测量时间是在制导段开始，在制导过程中，高速旋转弹的转速、过载、速度已明显降低，传统环境力测量装置不能够适应在高速、高旋、高冲击条件下的高动态载体的环境力测量以及运动特性分析，无法确定上述高动态载体的对地滚转指向角度。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种对地滚转指向确定方法及装置，以至少解决传统环境力测量装置无法测量高动态载体的对地滚转指向角度的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种对地滚转指向确定方法，包括：获取高动态载体的待补偿地磁信号；对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度。
可选的，获取高动态载体的待补偿地磁信号，包括：获取地磁传感器采集到的上述高动态载体的当前地磁信号，其中，上述地磁传感器与上述高动态载体连接；对上述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，其中，上述运算处理包括：阻抗隔离处理、放大处理、偏值处理、滤波处理；确定上述运算处理地磁信号中的上述待补偿地磁信号。
可选的，对上述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，包括：采用阻抗隔离处理电路对上述当前地磁信号进行上述阻抗隔离处理，得到阻抗隔离地磁信号；采用放大处理电路对上述阻抗隔离地磁信号进行上述放大处理，得到放大处理地磁信号；采用偏值处理电路对上述放大处理地磁信号进行上述偏值处理，得到偏值处理地磁信号；采用滤波处理电路对上述偏值处理地磁信号进行上述滤波处理，得到滤波处理地磁信号。
可选的，对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，包括：获取地磁误差模型；依据上述地磁误差模型确定上述待补偿地磁信号中的待补偿误差值，其中，上述待补偿误差值包括以下至少之一：软磁误差值、硬磁误差值、温度误差值；依据上述地磁误差模型和上述待补偿误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述地磁标定补偿处理。
可选的，依据上述地磁误差模型和上述待补偿误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述地磁标定补偿处理，包括：依据上述地磁误差模型和上述软磁误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述软磁误差补偿处理；依据上述地磁误差模型和上述硬磁误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述硬磁误差补偿处理；依据上述地磁误差模型和上述温度误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述温度补偿处理。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种对地滚转指向确定装置，包括：获取模块，用于获取高动态载体的待补偿地磁信号；补偿处理模块，用于对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；确定模块，用于依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度。
可选的，上述获取模块，用于获取地磁传感器采集到的上述高动态载体的当前地磁信号，其中，上述地磁传感器与上述高动态载体连接；对上述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，其中，上述运算处理包括：阻抗隔离处理、放大处理、偏值处理、滤波处理；确定上述运算处理地磁信号中的上述待补偿地磁信号。
可选的，上述获取模块，还用于采用阻抗隔离处理电路对上述当前地磁信号进行上述阻抗隔离处理，得到阻抗隔离地磁信号；采用放大处理电路对上述阻抗隔离地磁信号进行上述放大处理，得到放大处理地磁信号；采用偏值处理电路对上述放大处理地磁信号进行上述偏值处理，得到偏值处理地磁信号；采用滤波处理电路对上述偏值处理地磁信号进行上述滤波处理，得到滤波处理地磁信号。
可选的，上述补偿处理模块用于获取地磁误差模型；依据上述地磁误差模型确定上述待补偿地磁信号中的待补偿误差值，其中，上述待补偿误差值包括以下至少之一：软磁误差值、硬磁误差值、温度误差值；依据上述地磁误差模型和上述待补偿误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述地磁标定补偿处理。
可选的，上述补偿处理模块还用于依据上述地磁误差模型和上述软磁误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述软磁误差补偿处理；依据上述地磁误差模型和上述硬磁误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述硬磁误差补偿处理；依据上述地磁误差模型和上述温度误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述温度补偿处理。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，上述非易失性存储介质存储有多条指令，上述指令适于由处理器加载并执行任意一项的对地滚转指向确定方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序被设置为运行时执行任意一项的对地滚转指向确定方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，上述存储器存储有计算机程序，上述计算机程序适于由上述处理器加载并执行任意一项的对地滚转指向确定方法。
在本发明实施例中，通过获取高动态载体的待补偿地磁信号；对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度，达到了准确测量高动态载体的对地滚转指向角度的目的，从而实现了对高动态载体的环境力测量以及运动特性分析的技术效果，进而解决了传统环境力测量装置无法测量高动态载体的对地滚转指向角度的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种对地滚转指向确定方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的对地滚转指向确定***的示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的弹体坐标系和弹轴坐标系的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种可选的软磁误差补偿校准的示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的硬磁误差补偿校准的示意图；
图6是根据本发明实施例的一种可选的高动态载体运动过程中滚转角变化的示意图；
图7是根据本发明实施例的一种地滚转指向确定装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
首先，为方便理解本发明实施例，下面将对本发明中所涉及的部分术语或名词进行解释说明：
高动态载体，是指高转速(轴向大于100转/秒且小于500转/秒，横法向小于10转/秒)、高速度(轴向大于2马赫且小于5马赫，轴向小于1马赫)、高冲击(轴向、横法向过载均大于10000g且小于30000g，冲击时间低于30毫秒)条件下的运动物体。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种对地滚转指向确定方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种对地滚转指向确定方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取高动态载体的待补偿地磁信号；
步骤S104，对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；
步骤S106，依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度。
在本发明实施例中，通过获取高动态载体的待补偿地磁信号；对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度，达到了准确测量高动态载体的对地滚转指向角度的目的，从而实现了对高动态载体的环境力测量以及运动特性分析的技术效果，进而解决了传统环境力测量装置无法测量高动态载体的对地滚转指向角度的技术问题。
本申请实施例可以提供一种对地滚转指向确定方法，具有适应高速、高旋、高冲击条件、结构简单、响应速度快、功耗低、体积小、稳定性强、测量精度高的效果。本申请实施例中的对地滚转指向确定方法可以在一种对地滚转指向确定***中实现，在一种可选的实施例中，上述对地滚转指向确定***可用于测量高旋弹体的环境力信息，可以但不限于应用在高速自旋旋转飞行体对地滚转控制领域。
如图2所示，该对地滚转指向确定***包括：核心处理电路设计、地磁模块、温度测量模块、电源管理电路、通讯接口电路、存储电路、信号调理电路和信号采集电路、无线装定接口、GPS导航口、GPS检测口、舵机控制口、数据记录仪通信口、监控口、引信控制口、电源控制口、软件整体架构设计、数据采集构件磁强计补偿构件、滚转角计算构件、人机交互构件、机械结构构件等。
通过采用上述技术方案，基于采用成熟产品上应用的地磁模块器件快速高精度测量滚转角对飞行轨道控制及相关项目技术的研究起着非常重要的作用。地磁模块采用成熟产品上应用的器件，具有可靠性高的特点，可满足***指标要求。芯片型号为：HMC1052Z，为HoneyWell公司的成熟货架产品，已在多型号上应用。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中的核心处理电路设计硬件主体架构采用DSP+FPGA的高速处理架构，进行并行数据采集，高速数据计算，其中DSP芯片选用TMS320C6748，主频达到456MHz。通过采用上述技术方案，能够实现复杂的传感器补偿、转速滤波估计、地磁信息解算、控制计算和辅助计算等。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中的温度测量模块主要采用高精度集成芯片，实现电路板的温度测量。通过采用上述技术方案，对地磁模块进行温度补偿，测量精度±1℃。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中的地磁信号调理模块主要负责地磁传感器输出的信号调理，其主要功能包括：阻抗隔离、放大、偏值以及滤波，例如，可以但不限于采用成熟的运算放大电路，组成有源模拟滤波放大电路，将传感器输出电平调整到可供数据采集模块采集的电平数据采集模块由FPGA负责逻辑控制，外配16位高精度同步AD转换器，完成高速、实时、高质量的数据采集。通过采用上述技术方案，FPGA采用Xilinx公司的Artix-7系列芯片，能够实现小尺度空间下的高效数据采集。在采集数据的同时，FPGA还完成传感器量纲变换、FIR数字滤波等功能。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中的输入电分成三部分：无线输入、热电池输入和融合部分，其中，无线输入和热电池输入均有对应的状态检测端口输入给核心处理电路。通过采用上述技术方案，核心处理电路根据不同的状态进行自己内部的功耗设计，完成在无线状态下进行参数装订，在热电池输入状态下进行全负荷工作。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中的人机交互构件主要负责相关计算结果、自检结果、指令应答等信息的输入与输出，其包含数据报文、指令报文、输出报文、自检报文等，通用报文格式为帧头(0x55 0xaa)+数据内容+帧尾。通过采用上述技术方案，保证数据的传输可靠性，人机交互更简单高效。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***的机械结构设计电路板采用两层堆栈式设计，两层堆栈中间利用高温军用导线焊接，保证连接可靠性，同时板与板之间进行隔热与屏蔽处理。通过采用上述技术方案，保证整体散热与信号完整性，总体尺寸为φ45mmX15mm。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中的陀螺仪补偿构件，主要运行于ARM中，主要功能包括：温度补偿、线性度补偿、交叉耦合补偿、地磁归一补偿包括软磁误差补偿、硬磁误差补偿和温度补偿，通过采用上述技术方案，地磁标定过程更简捷精确。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中的滚转角计算构件，例如，磁阻传感器捷联安装在高动态载体(即弹体)上，其敏感轴方向与弹体坐标系一致，因此当弹体在空中运动时，磁阻传感器可以敏感到弹体3个轴上的地磁数据，可以预设地磁强度矢量B在地理坐标系oNED(北东地)下的地磁分量为
用Bx、By、Bz表示其在地面坐标系三轴上的投影，如图3所示，可以采用
代表其在弹体坐标系下的分量。可选的，本申请实施例中采用
描述地面坐标系ox轴与地理坐标系oN轴之间的夹角，向东偏为正方向。
通过采用本申请实施例提供的上述方案，在弹体的发射初期，要对射向和射角进行装订，完成初始的俯仰角和偏航角建立，并且，经过上升段的递推与叠加，即可求得初始的滚转基准，在确定滚转基准后，后续的滚转角利用直接投影与地磁滚转特征直接算出。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中的***软件可通过监控口(RS-232/RS-422)进行在线IAP更新；PC端软件主界面主要包括：设备列表区、设备状态去、控制去、信息显示区，可以用于数据列表显示、曲线显示以及相关配置等。通过采用上述技术方案，人机交互更加清晰明了，装置更新程序更容易，飞行数据解析更直观形象。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中的数据记录模块选用先进的SLC工艺Nand Flash颗粒，存储容量为512Mb，与核心处理电路采用EMIF接口相连。通过采用上述技术方案，在配备256MB的DDR2存储后可满足复杂计算应用。
作为一种可选的实施例，上述对地滚转指向确定***中实现的对地滚转指向确定方法，可以更准确迅速计算高速自旋飞行体滚转特征，为飞行轨迹控制提供必要前提，具备耐低温抗震抗过载、环境适应能力强、可靠性高等优点。通过核心处理电路，分析地磁测量信息与GPS信息，最终控制舵机。
综上上述，本申请实施例的有益效果包括但不限于：采用成熟的技术和工艺，响应速度快、可靠性高的特点，满足***指标要求；能够实现复杂的传感器补偿、转速滤波估计、地磁信息解算、控制计算和辅助计算等；两层堆栈式设计，板与板之间进行隔热与屏蔽处理，连接可靠，整体散热好与信号完整；采用成熟的运算放大电路，组成有源模拟滤波放大电路，小尺度空间下完成高效数据采集；人机交互更直接容易，数据传输安全可靠；地磁标定更精确，最终数据精确度更高。
在一种可选的实施例中，获取高动态载体的待补偿地磁信号，包括：
步骤S202，获取地磁传感器采集到的上述高动态载体的当前地磁信号，其中，上述地磁传感器与上述高动态载体连接；
步骤S204，对上述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，其中，上述运算处理包括：阻抗隔离处理、放大处理、偏值处理、滤波处理；
步骤S206，确定上述运算处理地磁信号中的上述待补偿地磁信号。
在上述可选的实施例中，对地滚转指向确定***可以获取地磁传感器采集到的上述高动态载体的当前地磁信号，并对上述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，例如，阻抗隔离处理、放大处理、偏值处理、滤波处理等处理；并从上述运算处理地磁信号中确定上述待补偿地磁信号。
在一种可选的实施例中，对上述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，包括：
步骤S302，采用阻抗隔离处理电路对上述当前地磁信号进行上述阻抗隔离处理，得到阻抗隔离地磁信号；
步骤S304，采用放大处理电路对上述阻抗隔离地磁信号进行上述放大处理，得到放大处理地磁信号；
步骤S306，采用偏值处理电路对上述放大处理地磁信号进行上述偏值处理，得到偏值处理地磁信号；
步骤S308，采用滤波处理电路对上述偏值处理地磁信号进行上述滤波处理，得到滤波处理地磁信号。
在上述可选的实施例中，由于上述运算处理包括：阻抗隔离处理、放大处理、偏值处理、滤波处理等处理，进而可以采用阻抗隔离处理电路对上述当前地磁信号进行上述阻抗隔离处理，得到阻抗隔离地磁信号；采用放大处理电路对上述阻抗隔离地磁信号进行上述放大处理，得到放大处理地磁信号；采用偏值处理电路对上述放大处理地磁信号进行上述偏值处理，得到偏值处理地磁信号；采用滤波处理电路对上述偏值处理地磁信号进行上述滤波处理，得到滤波处理地磁信号。
在一种可选的实施例中，对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，包括：
步骤S402，获取地磁误差模型；
步骤S404，依据上述地磁误差模型确定上述待补偿地磁信号中的待补偿误差值，其中，上述待补偿误差值包括以下至少之一：软磁误差值、硬磁误差值、温度误差值；
步骤S406，依据上述地磁误差模型和上述待补偿误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述地磁标定补偿处理。
在上述可选的实施例中，上述地磁误差模型可以为传感器模型，包括但不限于应用检测线性度误差、交叉耦合误差、零位误差和温度误差。具体如下：
其中，H为最终地磁输出，下标为对应轴向；M为交叉耦合系数，下标为对应耦合轴向；S为比例系数，下标为对应轴向；BD为电路零位误差；B为硬磁干扰；V为软磁干扰。
作为一种可选的实施例，对应的温度误差项，可以包含于比例系数和电路零位中，具体温度补偿模型如下：
其中，ΔT＝[Temperature-25]。
在一种可选的实施例中，依据上述地磁误差模型和上述待补偿误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述地磁标定补偿处理，包括：
步骤S502，依据上述地磁误差模型和上述软磁误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述软磁误差补偿处理；
步骤S504，依据上述地磁误差模型和上述硬磁误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述硬磁误差补偿处理；
步骤S506，依据上述地磁误差模型和上述温度误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述温度补偿处理。
作为另一种可选的实施例，上述地磁归一补偿，主要是利用上述地磁误差模型，估计出同一量纲下的三轴参数，同时估计出对应的软磁误差与硬磁误差。其中，硬磁误差补偿，是将改圆形的圆心拉到中心处，软磁干扰补偿是将椭圆拉成圆形。
如图4所示，软磁误差补偿是将地磁两两轴向分别与地磁偏角平行，利用数学椭圆关系式将测量出来的椭球拉成圆球；如图5所示，硬磁误差补偿是将在软磁误差补偿后，通过圆数学关系式再将拉成的圆球圆心拉到原点，即完成地磁校准；温度补偿，将设备静止放置在温箱内，对温度数据与地磁零点信息进行采集，利用模型中的温度补偿关系，完成温度补偿。
在一种可选的实施例中，依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度，包括：
步骤S602，从上述标定补偿地磁信号中获取上述高动态载体的俯仰角和偏航角；
步骤S604，基于上述俯仰角和上述偏航角计算得到上述对地滚转指向角度。
在一种可选的实施例中，通过如下计算公式，基于上述俯仰角和上述偏航角计算得到上述对地滚转指向角度：
其中，γ为所述对地滚转指向角度，
代表其在弹体坐标系下的分量，q和p是自定义的中间变量，定义关系如下：
其中，θ，ψ分别为俯仰角、偏航角，
为地磁强度矢量B在地理坐标系下的地磁分量，用Bx、By、Bz表示与
对应的在地面坐标系三轴上的投影。
其中，γ为上述对地滚转指向角度，q和p是自定义的中间变量，
代表其在弹体坐标系下的分量。
作为一种可选的实施例，本申请实施例中的坐标系的定义如下：
1)o-xNxyEyzDz为导航坐标系，北东地；
2)o-xyz为发射坐标系，ox为发射方向，与oxNx夹角为
oy与ozDz共线反向。
3)如图3所示，o-xξyηzζ为弹轴坐标系，oxξ轴沿弹体纵轴指向弹丸头部，oyη垂直于oxξ并指向上方。
4)如图3所示，o-x1y1z1为弹体坐标系，ox1与oxξ轴重合，oy1由oyη在oyηzζ平面内旋转得到，旋转角即为滚转角。
作为一种可选的实施例，地面坐标系ox轴沿设计方向，oy轴在铅垂面内与ox轴垂直，向上为正，oz轴有右手法则确定；记θ，ψ，γ分别为俯仰、偏航、滚转角，磁阻传感器捷联安装在弹体上，其敏感轴方向与弹体坐标系一致；记地磁强度矢量B在地理坐标系oNED(北东地)下的地磁分量为
用Bx、By、Bz表示其在地面坐标系三轴上的投影。
在本申请实施例中，对地滚转指向角度：在弹体发射时，令地面坐标系ox轴沿地理坐标系oN轴，即使当地射向与北向夹角
首先弹体发射初期，对射向和射角进行装订，获取初始的俯仰角和偏航角，根据上升段高动态载体俯仰角和偏航角的变化规律递推与叠加，求得初始的滚转基准，在确定基准后，后续的滚转角在弹体坐标系与地面坐标系投影转换关系与地磁滚转特征算出。
如图6所示，在匀速滚转变化的过程中，随着时间的增长，滚转角在±180°规律性变化，其角度与滚转位置密切相关，滚转N个整圈后停止，其角度前后一致。
在本申请实施例中，上述对地滚转指向角度是指飞行体姿态角，用于描述的是弹体坐标系ox1y1z1相对于地面坐标系oxyz的关系，此处地面坐标系ox轴沿飞行方向，oy轴在铅垂面内与ox轴垂直，向上为正，oz轴由右手法则确定。记θ，ψ，γ分别为俯仰、偏航、滚转角，转换矩阵为
具体如下：
在本申请实施例中，磁阻传感器捷联安装在飞行体上，其敏感轴方向与飞行体坐标系一致，因此当飞行体在空中运动时，磁阻传感器可以敏感到飞行体3个轴上的地磁数据，记地磁强度矢量B在地理坐标系oNED(北东地)下的地磁分量为
用Bx、By、Bz表示其在地面坐标系三轴上的投影，用
代表其在弹体坐标系下的分量，用
描述地面坐标系ox轴与地理坐标系oN轴之间的夹角，向东偏为正方向，结合当地地磁场矢量和磁阻传感器的输出，由坐标系之间的转换关系可得：
在弹体发射时，与夹角
偏差已知，即当地射向与北向夹角，为计算方便，取地面坐标系ox轴沿地理坐标系oN轴，即
将式(4)整理简化可得：
定义中间变量，令：
于是，可求得滚转姿态的解算公式为：
由上述公式可知，当知道了俯仰角和偏航角时，便可通过上述公式，求解出滚转角姿态，并且在弹体发射初期，要对射向和射角进行装订，完成初始的俯仰角和偏航角建立。经过上升段的递推与叠加，即可求得初始的滚转基准，在确定基准后，后续的滚转角即可利用直接投影与地磁滚转特征计算得到。
在本申请实施例中，基准角计算公式为以下所示：如图3所示，弹体坐标系和弹轴坐标系的夹角BξBη,为弹体坐标系o-x1y1z1下地磁在Oyz平面上分量H在弹轴坐标系o-xξyηzζ下的分解矢量。
地磁矢量在弹体坐标系下的直接投影为M(X1Y1Z1)；
滚转角为：γ＝γ0-ε (9)
在上式中，如果γ＜0，则γ＝γ+2π。
实施例2
根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述地滚转指向确定方法的装置实施例，图7是根据本发明实施例的一种地滚转指向确定装置的结构示意图，如图7所示，上述地滚转指向确定装置，包括：获取模块30、补偿处理模块32和确定模块34，其中：
获取模块30，用于获取高动态载体的待补偿地磁信号；补偿处理模块32，用于对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；确定模块34，用于依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度。
在一种可选的实施例中，上述获取模块，用于获取地磁传感器采集到的上述高动态载体的当前地磁信号，其中，上述地磁传感器与上述高动态载体连接；对上述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，其中，上述运算处理包括：阻抗隔离处理、放大处理、偏值处理、滤波处理；确定上述运算处理地磁信号中的上述待补偿地磁信号。
在一种可选的实施例中，上述获取模块，还用于采用阻抗隔离处理电路对上述当前地磁信号进行上述阻抗隔离处理，得到阻抗隔离地磁信号；采用放大处理电路对上述阻抗隔离地磁信号进行上述放大处理，得到放大处理地磁信号；采用偏值处理电路对上述放大处理地磁信号进行上述偏值处理，得到偏值处理地磁信号；采用滤波处理电路对上述偏值处理地磁信号进行上述滤波处理，得到滤波处理地磁信号。
在一种可选的实施例中，上述补偿处理模块用于获取地磁误差模型；依据上述地磁误差模型确定上述待补偿地磁信号中的待补偿误差值，其中，上述待补偿误差值包括以下至少之一：软磁误差值、硬磁误差值、温度误差值；依据上述地磁误差模型和上述待补偿误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述地磁标定补偿处理。
在一种可选的实施例中，上述补偿处理模块还用于依据上述地磁误差模型和上述软磁误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述软磁误差补偿处理；依据上述地磁误差模型和上述硬磁误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述硬磁误差补偿处理；依据上述地磁误差模型和上述温度误差值，对上述待补偿地磁信号进行上述温度补偿处理。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，例如，对于后者，可以通过以下方式实现：上述各个模块可以位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的方式位于不同的处理器中。
此处需要说明的是，上述获取模块30、补偿处理模块32和确定模块34对应于实施例1中的步骤S102至步骤S106，上述模块与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以运行在计算机终端中。
需要说明的是，本实施例的可选或优选实施方式可以参见实施例1中的相关描述，此处不再赘述。
上述的对地滚转指向确定装置还可以包括处理器和存储器，上述获取模块30、补偿处理模块32和确定模块34等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元，上述内核可以设置一个或以上。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
根据本申请实施例，还提供了一种非易失性存储介质实施例。可选地，在本实施例中，上述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述非易失性存储介质所在设备执行上述任意一种对地滚转指向确定方法。
可选地，在本实施例中，上述非易失性存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述非易失性存储介质包括存储的程序。
可选地，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以下功能：获取高动态载体的待补偿地磁信号；对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度。
根据本申请实施例，还提供了一种处理器实施例。可选地，在本实施例中，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述任意一种对地滚转指向确定方法。
本申请实施例提供了一种电子设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取高动态载体的待补偿地磁信号；对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取高动态载体的待补偿地磁信号；对上述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，上述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；依据上述标定补偿地磁信号，确定上述高动态载体的对地滚转指向角度。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取非易失性存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个非易失性存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的非易失性存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种对地滚转指向确定方法，其特征在于，包括：
获取高动态载体的待补偿地磁信号；
对所述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，所述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；
依据所述标定补偿地磁信号，确定所述高动态载体的对地滚转指向角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取高动态载体的待补偿地磁信号，包括：
获取地磁传感器采集到的所述高动态载体的当前地磁信号，其中，所述地磁传感器与所述高动态载体连接；
对所述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，其中，所述运算处理包括：阻抗隔离处理、放大处理、偏值处理、滤波处理；
确定所述运算处理地磁信号中的所述待补偿地磁信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，包括：
采用阻抗隔离处理电路对所述当前地磁信号进行所述阻抗隔离处理，得到阻抗隔离地磁信号；
采用放大处理电路对所述阻抗隔离地磁信号进行所述放大处理，得到放大处理地磁信号；
采用偏值处理电路对所述放大处理地磁信号进行所述偏值处理，得到偏值处理地磁信号；
采用滤波处理电路对所述偏值处理地磁信号进行所述滤波处理，得到滤波处理地磁信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，包括：
获取地磁误差模型；
依据所述地磁误差模型确定所述待补偿地磁信号中的待补偿误差值，其中，所述待补偿误差值包括以下至少之一：软磁误差值、硬磁误差值、温度误差值；
依据所述地磁误差模型和所述待补偿误差值，对所述待补偿地磁信号进行所述地磁标定补偿处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，依据所述地磁误差模型和所述待补偿误差值，对所述待补偿地磁信号进行所述地磁标定补偿处理，包括：
依据所述地磁误差模型和所述软磁误差值，对所述待补偿地磁信号进行所述软磁误差补偿处理；
依据所述地磁误差模型和所述硬磁误差值，对所述待补偿地磁信号进行所述硬磁误差补偿处理；
依据所述地磁误差模型和所述温度误差值，对所述待补偿地磁信号进行所述温度补偿处理。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述标定补偿地磁信号，确定所述高动态载体的对地滚转指向角度，包括：
从所述标定补偿地磁信号中获取所述高动态载体的俯仰角和偏航角；
基于所述俯仰角和所述偏航角计算得到所述对地滚转指向角度。
7.一种对地滚转指向确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取高动态载体的待补偿地磁信号；
补偿处理模块，用于对所述待补偿地磁信号进行地磁标定补偿处理，得到标定补偿地磁信号，其中，所述地磁标定补偿处理包括以下至少之一：软磁误差补偿处理、硬磁误差补偿处理、温度补偿处理；
确定模块，用于依据所述标定补偿地磁信号，确定所述高动态载体的对地滚转指向角度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块，用于获取地磁传感器采集到的所述高动态载体的当前地磁信号，其中，所述地磁传感器与所述高动态载体连接；对所述当前地磁信号进行运算处理，得到运算处理地磁信号，其中，所述运算处理包括：阻抗隔离处理、放大处理、偏值处理、滤波处理；确定所述运算处理地磁信号中的所述待补偿地磁信号。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取模块，还用于采用阻抗隔离处理电路对所述当前地磁信号进行所述阻抗隔离处理，得到阻抗隔离地磁信号；采用放大处理电路对所述阻抗隔离地磁信号进行所述放大处理，得到放大处理地磁信号；采用偏值处理电路对所述放大处理地磁信号进行所述偏值处理，得到偏值处理地磁信号；采用滤波处理电路对所述偏值处理地磁信号进行所述滤波处理，得到滤波处理地磁信号。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述补偿处理模块用于获取地磁误差模型；依据所述地磁误差模型确定所述待补偿地磁信号中的待补偿误差值，其中，所述待补偿误差值包括以下至少之一：软磁误差值、硬磁误差值、温度误差值；依据所述地磁误差模型和所述待补偿误差值，对所述待补偿地磁信号进行所述地磁标定补偿处理。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述补偿处理模块还用于依据所述地磁误差模型和所述软磁误差值，对所述待补偿地磁信号进行所述软磁误差补偿处理；依据所述地磁误差模型和所述硬磁误差值，对所述待补偿地磁信号进行所述硬磁误差补偿处理；依据所述地磁误差模型和所述温度误差值，对所述待补偿地磁信号进行所述温度补偿处理。
12.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1至6中任意一项的对地滚转指向确定方法。
13.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序被设置为运行时执行权利要求1至7中任意一项的对地滚转指向确定方法。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行权利要求1至6中任意一项的对地滚转指向确定方法。
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| 洪琪璐;张爱军;王昌明;: "一种数字磁罗盘全罗差自主优化补偿方法", 传感技术学报, no. 09, pages 64 - 68 * |
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| 袁超杰: "强瞬态信号识别与数据压缩存储技术研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 (信息科技辑), pages 136 - 167 * |
| 贺彤韡: "弹载滚转稳定平台关键技术研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅱ辑), pages 032 - 67 * |
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| 郭庆伟;李超旺;: "应用地磁场的弹体飞行姿态测量方法研究", 装备环境工程, no. 04, pages 106 - 109 * |
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